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1、第11讲 电学实验,一、电学测量仪器的使用与读数 1电流表、电压表、欧姆表的比较,知识链接,2.多用电表的使用“三注意” (1)电流的流向 使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔，从电表外部看，电流从红表笔流入，从黑表笔流出 (2)要区分开“机械零点”与“欧姆零点”： “机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮,3电学仪器的选择 (1)电源的选择 一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源 (2)电表的选择 一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择
2、电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度,二、电流表内外接法的比较与选择,三、控制电路(滑动变阻器的接法)的比较与选择 1控制电路的比较,1(2013全国新课标，23)某同学用量程为1 mA、内阻为120 的表头按图5111(a)所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表图中R1和R2为定值电阻，S为开关回答下列问题： (1)根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线 (2)开关S闭合时，多用电表用于测量_(填“电流”、“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量
3、_(填“电流”、“电压”或“电阻”),真题体验,(3)表笔A应为_色(填“红”或“黑”) (4)定值电阻的阻值R1_ ，R2_ .(结果取3位有效数字),图5111,解析 (1)实物连接如图所示 (2)开关S闭合时，R1起分流作用，此时多用电表是用来测电流的开关S断开时，R2起分压作用，此时多用电表是用来测电压的 (3)表笔A所插入的插孔为“”插孔，表笔A应为黑色表笔,2(2013北京卷，21)某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻Rx的阻值 (1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(050 ，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表： A电流表(03 A，内阻约0.025 )
4、B电流表(00.6 A，内阻约0.125 ) C电压表(03 V，内阻约3 k) D电压表(015 V，内阻约15 k),为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_，电压表应选用_(选填器材前的字母)；实验电路应采用图5112中的_(选填“甲”或“乙”),图5112,(2)图5113是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线,图5113,图5114,(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是_(选填选项前的字母) A电流表测量值小于流经Rx的电流值 B电流表测量值大于流经Rx
5、的电流值 C电压表测量值小于Rx两端的电压值 D电压表测量值大于Rx两端的电压值,(5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映Ux关系的示意图中正确的是_,3.2012重庆理综，22(2)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响实验器材如图5115甲所示,图5115甲,(1)测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式_，利用测量数据作出UI图象，得出E和r. (2)将
6、电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图5115甲中用笔画线代替导线连接电路 (3)实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的UI图象如图5115乙中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：,在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势_(填“增大”、“减小”或“不变”)，电源内阻_(填“增大”、“减小”或“不变”) 曲线(c)对应的电源电动势E_V，内阻r_.当外电路总电阻为2 500 时，该电源的输出功率P_mW.(均保留三位有效数字),图5115乙,答案 (1)UEIr (2)见下图 (3)不变 增大 0.975 478 0.268,视角一 电表读数
7、与多用电表的使用 命题角度,【典例1】 (2013全国新课标，23)某学生实验小组利用图5116(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“1k”挡内部电路的总电阻使用的器材有：,图5116(a),多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5 k；导线若干 回答下列问题： (1)将多用电表挡位调到电阻“1 k”挡，再将红表笔和黑表笔_，调零点 (2)将图(a)中多用电表的红表笔和_(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端,(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示多用电表和电压表的读数分别为_k和_ V
8、.,(b) (c) 图5116,(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 k和4.00 V从测量数据可知，电压表的内阻为_ k. (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为_V，电阻“1k”挡内部电路的总电阻为_ k.,图5116(d),应考策略 多用电表的使用步骤 (1)选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 就应该选“10 ”的倍率； (2)进行欧姆调零； (3)将红黑表笔接被测电阻两端
9、进行测量； (4)将指针示数乘以倍率，得测量值；,(5)测量结束后，将选择开关扳到“OFF”挡或交流电压最高挡 特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大)，应该适当增大倍率重新调零后再测量；如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小)，应该适当减小倍率重新调零后再测量,应考组训 1.用如图5117所示的多用电 表测量电阻，要用到选择开关K 和两个部件S、T.请根据下列步 骤完成电阻测量： (1)旋动部件_，使指针 对准电表的“0”刻线 (2)将K旋转到电阻挡“100”的位置 图5117 (3)将插入“”、“”插孔的表笔短接，旋动部件_使指针对准电阻的_
10、(填“0刻线”或“刻线”),(4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按_的顺序进行操作，再完成读数测量 A将K旋转到电阻挡“1 k”的位置 B将K旋转到电阻挡“10”的位置 C将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准,解析 (4)如果测电阻时指针偏转角度小，表明被测电阻较大，应换用较大挡位，换挡后要重新进行欧姆调零，然后再进行测量 答案 (1)S (3)T 0刻线 (4)ADC,2如图5118所示，A、B、C是多用电表在进行不同测量时转换开关分别指示的位置，D是多用电表
11、表盘指针在测量时的偏转位置,图5118,(1)A是_挡，若用此挡测量，指针偏转如D，则读数是_ (2)B是_挡，若用此挡测量，指针偏转如D，则读数是_ (3)C是_挡，若用此挡测量，指针偏转如D，则读数是_,答案 (1)电阻 3 000 (2)电流 5.0 mA (3)电压 25.0 V,视角二 以测电阻为核心的电学实验 命题角度,【典例2】 2013广东卷，34(2)图5119(a)是测量电阻Rx的原理图，学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6 A(内阻不计)，标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm.,图5119,根据原理图连接图(b)的实物图 断开S2，合上S1；调节电源输出
12、电压为3.0 V时，单位长度电阻丝的电压u_ V/cm，记录此时电流表A1的示数 保持S1闭合，合上S2；滑动c点改变ac的长度L，同时调节电源输出电压，使电流表A1的示数与步骤记录的值相同，记录长度L和A2的示数I，测量6组L和I值，测量数据已在图(c)中标出，写出Rx与L、I、u的关系式Rx_；根据图(c)用作图法算出Rx_ .,应考策略 1选择仪器时，关键是会根据题中所给电源、待测元件估计出待测电压、电流的最大值 2设计电路时，主要是选择电流表内、外接法和滑动变阻器的分压与限流法 3实物连线时，特别注意滑动变阻器的连接和电表正负极的连接 4作小灯泡伏安特性曲线时，应用平滑曲线连接各点，既
13、不要连成折线也不要作成直线,5选择实验仪器的三大原则 (1)安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标另外还要注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大电流等 (2)精确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确程度达到要求即可，并不是精度越高越好 (3)方便性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑实验操作是否方便的问题,应考组训 32013天津卷，9(3)要测绘一个标有“3 V,0.6 W”小灯泡的伏安
14、特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作已选用的器材有： 电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 )； 电流表(量程为0250 mA，内阻约5 )； 电压表(量程为03 V，内阻约3 k)； 电键一个、导线若干,实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号) A滑动变阻器(最大阻值20 ，额定电流1 A) B滑动变阻器(最大阻值1 750 ，额定电流0.3 A) 实验的电路图应选用下列的图_(填字母代号),实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图51110所示如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_W.,图51110,答案 A B 0.1
15、,4(2013江苏卷，10)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用PUI得到电功率实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V,1.8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 . (1)准备使用的实物电路如图51111(a)所示请将滑动变阻器接入电路的正确位置(用笔画线代替导线),图51111(a),(2)现有10 、20 和50 的定值电阻，电路中的电阻R1应选_的定值电阻 (3)测量结束后，应先断开开关，拆除_两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材 (4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图(b)所示请指出图象中不恰
16、当的地方,图51111(b),答案 (1)见解析图 (2)10 (3)电池 (4)图线不应画为直线；横坐标的标度不恰当,视角三 以测电源电动势和内阻为核心的电学实验 命题角度,【典例3】 (2013浙江卷，22)采用如图51112所示的电 路“测定电池的电动势和内阻”,图51112,(1)除了选用照片中的部分器材外，_(填选项)；,图51113,A还需要电压表 B还需要电流表 C还需要学生电源 D不再需要其他器材,(2)测量所得数据如下：,应考策略 1实验原理和电路设计：测量电源的电动势和内阻的方法有多种，有三种实验电路 (1)伏安法：用电流表和电压表分别测电流和路端电压，如图51114所示,
17、图51114,(2)电流表法 用一个电流表和电阻箱测量 电路如图51115所示，测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大,图51115,图51116,2数据处理可以用计算平均值法，也可以用图象法此实验中重点研究图象法的应用，电压坐标可以不从零开始，延长图线用外推法得到电动势，利用一个点的坐标可以求得内阻,应考组训 5(2013安徽卷，21、).(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图51117所示，校零时的读数为_mm，合金丝的直径为_mm.,图51117,(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx，设计出如图51118(a)所示的实验电路图，按照该电路图完成图51118(b)中的实物电路连接,图51118,图51119,6某课题研究小组，选用下列器材测定某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻r.(电动势约为4 V，内阻在几欧到几十欧之间) A电压表 (量程6 V，内阻约为6.0 k) B电流表 (量程2 mA，内阻约为50 ) C电阻箱R(0999.9 ) D开关S一只、导线若干,(1)某同学从上述器材中选取了电流表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，你认为可行吗？请说明理由： _. (2)今用上述器材中的电压表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，请画出实验电路图,图51120,